电阻式随机存取存储器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种电阻式随机存取存储器及其制备方法，存储器包括：依次排布的第一电极、阻变存储层和第二电极；第一阻挡层，设置于第二电极上；中间连接层，设置于第一阻挡层上；第二阻挡层，设置于连接层上；第一阻挡层用于阻挡连接层和第二阻挡层中的金属向第二电极扩散，第二阻挡层用作刻蚀阻挡层，中间连接层用于降低第一阻挡层和第二阻挡层之间的接触电阻。本发明专利技术不但能够提升电阻式随机存取存储器的热稳定性，而且避免了阻挡层金属在顶电极材料中的扩散，另外还能较大程度降低接触电阻。另外还能较大程度降低接触电阻。另外还能较大程度降低接触电阻。

【技术实现步骤摘要】
电阻式随机存取存储器及其制备方法


[0001]本专利技术属于半导体集成电路设计及制造领域，特别是涉及一种电阻式随机存取存储器及其制备方法。

技术介绍

[0002]电阻式随机存取存储器(resistive random
‑
access memory, RRAM)属于一种非挥发性存储器(non
‑
volatile memory, NVM)，具有更小的尺寸、读写快速、数据保存时间长、低耗能、可靠度佳以及与半导体制作工艺相容等特性，因此逐渐受到本领域的关注。电阻式随机存取存储器的基本结构为上、下电极之间夹着一层可变电阻层，通过外加电压使得可变电阻材料在高电阻状态(high resistance state, HRS)和低电阻状态(low resistancestate, LRS)之间转换，然后将不同的电阻状态编译成1或0来达到存储和辨别数据的目的。
[0003]现有的RRAM通常需要在电极上制作阻挡层，然而，现有的RRAM阻挡层容易发生扩散，导致操作电压不稳定，同时热传导能力弱，不利于RRAM的热稳定性，高温下容易导致RRAM的漏电或者失效。
[0004]应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的
技术介绍
部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种电阻式随机存取存储器及其制备方法，用于解决现有技术中RRAM阻挡层容易发生扩散，导致操作电压不稳定，同时热传导能力弱，不利于RRAM的热稳定性，高温下容易导致RRAM的漏电或者失效的问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种电阻式随机存取存储器，所述电阻式随机存取存储器包括：依次排布的第一电极、阻变存储层和第二电极；第一阻挡层，设置于所述第二电极上；中间连接层，设置于所述第一阻挡层上；第二阻挡层，设置于所述连接层上；所述第一阻挡层用于阻挡所述连接层和第二阻挡层中的金属向所述第二电极扩散，所述第二阻挡层用作刻蚀阻挡层，所述中间连接层用于降低所述第一阻挡层和所述第二阻挡层之间的接触电阻。
[0007]可选地，所述第一阻挡层的电阻率小于所述第二阻挡层的电阻率。
[0008]可选地，所述第一阻挡层的电阻率为所述第二阻挡层的电阻率的五分之一以下。
[0009]可选地，所述第一阻挡层的热导率大于所述第二阻挡层的热导率。
[0010]可选地，所述第一阻挡层的热导率为所述第二阻挡层的热导率的五倍以上。
[0011]可选地，所述第一阻挡层的材质包括钨和铂中的一种或两种。
[0012]可选地，所述第一阻挡层的厚度范围为30埃~300埃。
[0013]可选地，所述中间连接层的材质包括钛和钽中的一种或两种。
[0014]可选地，所述中间连接层的厚度范围为5埃~50埃。
[0015]可选地，所述第二阻挡层的材质包括氮化钽和氮化钛中的一种或两种。
[0016]可选地，所述第二阻挡层的厚度范围为150埃~1500埃。
[0017]可选地，所述阻变存储层至少包括可逆变的高阻态和低阻态。
[0018]本专利技术还提供一种电阻式随机存取存储器的制备方法，所述制备方法包括步骤：形成依次排布第一电极、阻变存储层和第二电极；于所述第二电极上形成第一阻挡层；于所述第一阻挡层上形成中间连接层；于所述连接层上形成第二阻挡层；所述第一阻挡层用于阻挡所述连接层和第二阻挡层中的金属向所述第二电极扩散，所述第二阻挡层用作刻蚀阻挡层，所述中间连接层用于降低所述第一阻挡层和所述第二阻挡层之间的接触电阻。
[0019]如上所述，本专利技术的电阻式随机存取存储器及其制备方法，具有以下有益效果：本专利技术在电阻式随机存取存储器的顶电极上设置第一阻挡层、中间连接层和第二阻挡层的三明治结构，第一，该第一阻挡层能都阻断中间连接层和第二阻挡层中原子的扩散，保护顶电极；第二，该第一阻挡层的导热能力较佳，热导率大于第二阻挡层，能够增加电阻式随机存取存储器的热稳定性；第三，该第一阻挡层的电阻率较低，电阻率小于第二阻挡层，其和顶电极的接触良好，能较大程度降低接触电阻；第四，通过中间连接层，可以有效降低第一阻挡层和第二阻挡层之间的接触电阻；第五，该第二阻挡层用作刻蚀阻挡层，可以同时起刻蚀停止层和保护层的作用。上述第一阻挡层、中间连接层和第二阻挡层共同作用，不但能够提升电阻式随机存取存储器的热稳定性，而且避免了阻挡层金属在顶电极材料中的扩散，另外还能较大程度降低接触电阻。
附图说明
[0020]所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于说明本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例。
[0021]图1显示为一种电阻式随机存取存储器的结构示意图。
[0022]图2显示为另一种电阻式随机存取存储器的结构示意图。
[0023]图3~图8显示为本专利技术实施例的电阻式随机存取存储器的制备方法各步骤所呈现的结构示意图，其中，图8显示为本专利技术实施例的电阻式随机存取存储器的结构示意图。
[0024]元件标号说明：101底电极、102阻变存储层、103顶电极、104阻挡层、201底电极、202阻变存储层、203顶电极、204连接层、205阻挡层、301底电极、302阻变存储层、303顶电极、304第一阻挡层、305中间连接层、306第二阻挡层。
具体实施方式
[0025]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。
[0026]应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
[0027]针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
[0028]如在详述本专利技术实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0029]为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电阻式随机存取存储器，其特征在于，所述电阻式随机存取存储器包括：依次排布的第一电极、阻变存储层和第二电极；第一阻挡层，设置于所述第二电极上；中间连接层，设置于所述第一阻挡层上；第二阻挡层，设置于所述连接层上；所述第一阻挡层用于阻挡所述连接层和第二阻挡层中的金属向所述第二电极扩散，所述第二阻挡层用作刻蚀阻挡层，所述中间连接层用于降低所述第一阻挡层和所述第二阻挡层之间的接触电阻。2.根据权利要求1所述的电阻式随机存取存储器，其特征在于：所述第一阻挡层的电阻率小于所述第二阻挡层的电阻率。3.根据权利要求2所述的电阻式随机存取存储器，其特征在于：所述第一阻挡层的电阻率为所述第二阻挡层的电阻率的五分之一以下。4.根据权利要求1所述的电阻式随机存取存储器，其特征在于：所述第一阻挡层的热导率大于所述第二阻挡层的热导率。5.根据权利要求4所述的电阻式随机存取存储器，其特征在于：所述第一阻挡层的热导率为所述第二阻挡层的热导率的五倍以上。6.根据权利要求1所述的电阻式随机存取存储器，其特征在于：所述第一阻挡层的材质包括钨和铂中的一种或两种。7.根据权利要求1所述的电阻式随机存取存储器，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张冠群，仇圣棻，
申请(专利权)人：昕原半导体杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：